Простой цифровой генератор

[Admin]

Простой цифровой генератор

А. Петров
г. Могилев

Радиолюбители, занимающиеся разработкой аналоговых генераторов, знают, как нелегко получить низкий коэффициент гармоник во всём рабочем диапазоне. Как правило, наибольшие искажения вносят схемы стабилизации амплитуды выходного напряжения.

От этого недостатка свободны цифровые генераторы. Один из вариантов такого генератора — формирователь синусоидального сигнала на базе регистра сдвига — предложен в [1]. Он и положен в основу предлагаемого генератора (рис. 1).

Основные технические характеристики
Диапазон рабочих частот, Гц ....... 20...200
200...2000
2000...20000
Уровень выходного напряжения, В ... 0...2
Коэффициент гармоник, % ........... не более 0,01

Рис. 1

Формирователь на DD2 работает следующим образом. После подачи питания короткий импульс поступает на входы R и сбрасывает все разряды регистра в "0". Поскольку на входе D верхнего регистра логическая "1" (логический "0" с вывода 8 проинвертирован DD1.3), по переднему фронту каждого тактового импульса в верхний регистр последовательно записывается логическая "1". С появлением логической "1" на выводе 10, а соответственно и на входе D нижнего регистра, логические единицы последовательно заполняют и нижний регистр. Как только на выводе 2 появляется логическая "1", на вход D верхнего регистра поступает логический "0" с инвертора DD1.3, и оба регистра аналогичным образом заполняются нулями. После чего цикл повторяется.

Таким образом, за 16 периодов тактового сигнала формируется полный период синусоидального сигнала в дискретной форме. Для сглаживания формы сигнала (подавления высших гармонических составляющих) применён фильтр первого порядка. Применение сдвоенного резистора позволяет с изменением частоты сигнала изменять и частоту среза фильтра.

Чтобы уменьшить уровень сигнала на 3 дБ (в 1,4 раза), частота среза скользящего фильтра выбрана равной рабочей частоте. Элементы фильтра рассчитываются по формуле:
fc=0,159/RC
где R — сумма резисторов R2.2, R13 и выходного сопротивления формирователя — около 5 кОм; C — ёмкость соответствующего (из C5...C7) конденсатора.

Частота задающего генератора должна быть в 16 раз выше необходимой частоты синусоидального сигнала и определяется по формуле:
fт=1/1,4RC
где R — сумма сопротивлений резисторов R1 и R2.1, C — ёмкость одного из конденсаторов C1...C3.

На микросхеме DA1 выполнен повторитель сигнала с высоким входным и низким выходным сопротивлением.

Достоинством такого генератора является то, что при необходимости можно сделать два и более синхронных генераторов с частотами, отличающимися в 2, 3, 4 и т.д. раза. Возможный вариант делителя показан на рис. 2. Коэффициенты деления 2, 4, 8 и т.д. можно получить с помощью счётчиков К176ИЕ1, К561ИЕ10 и др.

Рис. 2

Налаживание

Резисторы формирователя желательно установить из ряда 0,5%. Укладку диапазонов производят подбором конденсаторов C1...C3. Прямоугольный сигнал можно снимать с любого выхода регистра. Амплитуда зависит от делителя R12, R14.
Литература

1. За рубежом. Радио, — №4. — 1986. — с. 60.